PENEMPATAN OPTIMAL STATIC VAR COMPENSATOR (SVC) PADA SISTEM TRANSMISI JAWA-BALI 500 kv DENGAN METODE CUCKOO SEARCH ALGORITHM - ITS Repository

  TUGAS AKHIR – TE141599

Penempatan Optimal St at ic VAR Compensat or

(SVC) Pada Sistem Transmisi Jawa-Bali 500 kV

dengan Metode Cuckoo Search Algorit hm Muhammad Januar Fathoni NRP 2211 100 151 Dosen Pembimbing Dr. Rony Seto Wibowo, ST. , MT. Dimas Faj ar Uman Put ra, ST. , MT. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Indust ri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2016

  FINAL PROJECT - TE 141599

Optimal Placement Static VAR Compensator (SVC) On

Java-Bali 500 kV Transmission System Using Cuckoo

Search Algorithm Method Muhammad Januar Fathoni NRP 2211100151

  Advisor Dr. Rony Seto Wibowo, ST., MT. Dimas Fajar Uman Putra, ST.,MT.

  ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT Faculty of Industry Technology Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2016

  

ABSTRAK

Penempatan Optimal Static VAR Compensator (SVC) Pada

Sistem Transmisi Jawa-Bali 500 kV dengan Metode Cuckoo

  

Search Algorithm

  Muhammad Januar Fathoni 2211100151 Dosen Pembimbing 1 : Dr. Rony Seto Wibowo, ST., MT.

  Dosen Pembimbing 2 : Dimas Fajar Uman Putra, ST., MT.

  Abstrak Beberapa tahun terakhir rasio elektrifikasi semakin meningkat.

  Hal ini memicu semakin meningkatnya jumlah permintaan beban listrik di masyarakat. Namun peningkatan pembebanan ini tidak diimbangi dengan penambahan pembangkit ataupun sistem transmisi. Hal ini menyebabkan kerugian baik dari sisi produsen tenaga listrik maupun dari sisi konsumen. Sehingga hal tesebut menuntut produsen tenaga listrik untuk meningkatkan kualitas tenaga listrik yang diproduksinya. Untuk mengatasi masalah tersebut pada sistem dapat dipasang peralatan bernama SVC (Static Var Compensator). SVC adalah peralatan kompensasi yang mampu menginjeksikan daya reaktif pada sistem. Namun penentuan yang kurang optimal tidak mampu memperbaiki profil tegangan secara signifikan. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah metode optimasi untuk mendapatkan hasil optimal. Pada tugas akhir ini digunakan metode Cuckoo Search

  

Algorithm untuk mengoptimalkan penentuan lokasi penempatan SVC

  pada sistem transmisi Jawa-Bali 500 k V agar diperoleh perbaikan profil tegangan yang optimum. Setelah dilakukaan pemodelan sistem dan simulasi pencarian penempatan optimal SVC didapatkan hasil sebagai berikut. Pada simulasi pertama didapatkan bahwa penempatan SVC mampu menurunkan rugi daya saluran sebesar 16,776 MW. . Pada simulasi kedua didapatkan bahwa penempatan SVC mampu menurunkan rugi daya saluran sebesar 13,867 MW. Pada simulasi ketiga didapatkan bahwa penempatan SVC mampu menurunkan rugi daya saluran sebesar 15,765 MW. Pada simulasi yang telah dilakukan, tegangan pada bus 14, 19, 20, 21 mengalami perbaikan profil tegangan sesuai standar yang diizinkan.

  Kata kunci

  : Profil tegangan, SVC, Cuckoo Search Algorithm

  

ABSTRACT

Optimal Placement of Static VAR Compensators (SVC) On Jawa-

Bali 500 KV Transmission System Using Cuckoo Search

  

Algorithm Method

  Muhammad Januar Fathoni 2211100151 Advisor 1 : Dr. Rony Seto Wibowo, ST., MT.

  Advisor 2 : Dimas Fajar Uman Putra, ST., MT.

  Abstract

  In the last few years the electrification ratio has increased. This situation increasing electric load demand. However, the increaing of electric load demand are not followed by the addition of transmission lines and power plant. This led to the loss of the electric power producers as well as from the side of the consumer. Because of it, the electric power producer are prosecuted to improve electric power quality. To fix the issue on the system can be mounted equipment named SVC (Static Var Compensator). SVC is an electical equipment that is able to inject reactive power on the system. But a inapropriate locatioan and capacity of SVC will not able to improve voltage profile significantly. Therefore needed an optimization method to get optimum results. Because of it in this final project using Cuckoo Search Algorithm for optimizing determination of location placement and capacity SVC on the Java- Bali transmission system 500 kV voltage profile improvements. After system modelling and searching simulation of optimal placement SVC have done, we get some results. In the first simulation, founded that SVC could decrease transmission lines losses about 16,776 MW. In the second simulation, founded that SVC could decrease transmission lines losses about 13, 867 MW. And in the third simulation SVC could decrease transmission lines losses about 16,776 MW. In all of that simulation, voltage profile at bus 14, 19, 20, and 21 has improved as big as allowed voltage standart.

  Keyword

  : Voltage profile, SVC, Cuckoo Search Algorithm

KATA PENGANTAR

  memberikan ilmu selama kuliah

  Surabaya, Desember 2015

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Sehingga dengan kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca untuk perbaikan ke depannya.

  

7. Rekan-rekan E-51 yang senantiasa mendukung pencarian

informasi dan literatur Tugas Akhir ini.

  

6. Kawan-kawan asisten PSSL yang telah mengizinkan running

program di PC lab.

  semangat, dan membantu beberapa aspek pengerjaan Tugas Akhir ini.

  

5. Friska Ajeng Rizki yang senantiasa rela mendukung, memberikan

  Alhamdulillahirabbil’alamin, segala puji bagi Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Penempatan Optimal

  

Static VAR Compensator (SVC) Pada Sistem Transmisi Jawa-Bali

500 kV dengan Metode Cuckoo Search Algorithm”.

  Uman Putra, ST., MT. selaku dosen pembimbing yang selalu senantiasa membimbing penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

  

3. Bapak Dr. Rony Seto Wibowo, ST., MT. dan Bapak Dimas Fajar

  selalu mendukung dan mendoakan segala proses pengerjaan Tugas Akhir ini.

  

2. Ayah (Suharto,S.E) , ibu (Zulia), dan segenap keluarga yang

  Tuhan Yang Maha Esa (Allah SWT)

  Dengan pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis bisa belajar lebih banyak dan meningkatkan apa yang telah didapatkan selama menempuh perkuliahan di Teknik Elektro ITS. Dengan Tugas Akhir ini penulis juga dapat menghasilkan suatu implementasi dari apa yang telah penulis pelajari. Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan beberapa pihak. Sehingga pada kesempatan ini penulis mengucapkan syukur dan terima kasih kepada: 1.

  

4. Seluruh Dosen bidang studi Teknik Sistem Tenaga yang telah

  

DAFTAR ISI

  ABSTRAK ............................................................................................... i

  

ABSTRACT ............................................................................................. iii

  KATA PENGANTAR ............................................................................ v DAFTAR ISI ......................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ............................................................................. ix DAFTAR TABEL ................................................................................ xiii

  BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................... 1

  1.1 Latar Belakang .......................................................................... 1

  1.2 Rumusan Masalah ..................................................................... 1

  1.3 Batasan Masalah ....................................................................... 2

  1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................... 2

  1.5 Metode Penelitian ..................................................................... 2

  1.1 Studi Literatur ................................................................... 2

  1.2 Pengumpulan Data ............................................................ 3

  1.3 Simulasi Analisa Data ...................................................... 3

  1.4 Penulisan Buku ................................................................. 3

  1.6 Sistematika Penulisan ............................................................... 3

  1.7 Relevansi ................................................................................... 3

  BAB 2 KOMPENSASI PADA SISTEM TENAGA LISTRIK .............. 5

  2.1 Faktor Daya dan Kompensasi Daya Reaktif ............................. 5

  2.2 Kompensasi Beban .................................................................... 6

  2.1 Kompensasi Paralel .......................................................... 6

  2.3 Static Var Compensator (SVC) ................................................. 8

  2.3.1 Bagian-Bagian SVC ......................................................... 9

  2.3.2 Jenis SVC Berdasarkan Kontrol Yang Digunakan ......... 12

  2.3.3 Jenis SVC Berdasarkan Pemasangan Pada Transmisi .... 15

  2.4 Analisis Aliran Daya ............................................................... 18

  2.5 Alogaritma Metaheuristik ....................................................... 19

  2.6 Tingkah Laku Perkembangbiakan Burung Kukuk (Cuckoo) .. 20

  2.7 Algoritma Cuckoo Search ....................................................... 21

  BAB 3 IMPLEMENTASI PENEMPATAN OPTIMAL STATIC VAR COMPENSATOR DENGAN METODE CUCKOO SEARCH

ALGORITHM ........................................................................................ 25

  3.1 Sistem Transmisi Jawa-Bali 500 kV ....................................... 25

  3.2 Parameter Implementasi Algoritma CS .................................. 29

  3.2.1 Inisiasi Parameter Algoritma Cuckoo Search ................. 30

  3.2.2 Analisis Aliran Daya Sistem Transmisi Jawabali 500 kV ..

  ........................................................................................ 31

  3.2.3 Inisiasi Parameter Algoritma Cuckoo Search ................. 31

  3.2.4 Pembangkitan Telur Cuckoo Via Levy Flight ................ 32

  3.2.5 Evaluasi Nilai Fitness..................................................... 33

  3.2.6 Batasan Operasional ....................................................... 35

  BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA ................................... 37

  4.1 Aliran Daya Sistem Transmisi Jawa-Bali 500 k V Sebelum Kompensasi ............................................................................ 37

  4.2 Aliran Daya Sistem Transmisi Jawa-Bali 500 k V Sebelum Kompensasi ............................................................................ 39

  4.2.1 Hasil Percobaan 1 ........................................................... 40

  4.2.2 Hasil Percobaan 2 ........................................................... 44

  4.2.3 Hasil Percobaan 3 ........................................................... 47

  BAB 5 PENUTUP ................................................................................ 53

  5.1 Kesimpulan ............................................................................. 53

  5.2 Saran ....................................................................................... 54 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................... 55 LAMPIRAN ......................................................................................... 57

  A. Hasil Simulasi Jumlah Sarang (n) = 25 .................................. 57

  B. Hasil Simulasi Jumlah Sarang (n) = 50 .................................. 62

  C. Hasil Simulasi Jumlah Sarang (n) = 100 ................................ 67 RIWAYAT HIDUP .............................................................................. 73

  

CONTENTS

  ABSTRAK ............................................................................................... i ABSTRACT ........................................................................................... iii PREFACE ............................................................................................... v TABLE OF CONTENTS ...................................................................... vii

  ILLUSTRATION ................................................................................... ix TABLES .............................................................................................. xiii

  CHAPTER 1 PRELIMINARY ......................................................... 1

  1.1 Background ............................................................................... 1

  1.2 Formulation Of Problems.......................................................... 2

  1.3 Scope Of Problem ..................................................................... 2

  1.4 Purpose...................................................................................... 2

  1.5 Research Stages ........................................................................ 2

  1.5.1 Study of Literature ............................................................ 2

  1.5.2 Data Collecting ................................................................. 3

  1.5.3 Simulation and Data Analysis .......................................... 3

  1.5.4 Written of Book ................................................................ 3

  1.6 Systematic Discussion............................................................... 3

  1.7 Relevance .................................................................................. 4

  CHAPTER 2 COMPENSATION ON POWER SYSTEMS .............. 5

  2.1 Power Factor dan Reactive Power Compensation .................... 5

  2.2 Load Compensation .................................................................. 6

  2.2.1 Paralel Compensation ....................................................... 6

  2.3 Static Var Compensator (SVC) ................................................. 7

  2.1 Part of SVC....................................................................... 9

  2.2 Type Of SVC Based On Controls Used.......................... 12

  2.3 Type Of SVC Based On Controls Used Installation on Transmission Systems .................................................... 15

  2.4 Loadflow Analysis .......................................................... 18

  2.5 Metaheuhistic Algorithm ................................................ 19

  2.6 Cuckoo Breeding Behaviour ................................................... 20

  2.7 Cuckoo Search Algorithm ....................................................... 21

  CHAPTER 3 IMPLEMENTATION OF OPTIMAL PLACEMENT STATIC VAR COMPENSATOR WITH CUCKOO SEARCH ALGORITHM METHOD ..................................................................... 25

  3.1 Java-Bali 500 kV Transmission System ................................ 25

  3.2 Implementation Parameter Of CS Algorithm .......................... 29

  3.2.1 Cuckoo Search Algorithm Parameter Initiation .............. 30

  3.2.2 Loadflow Analysis Of Java-Bali 500 k V Transmission Systems .......................................................................... 31

  3.2.3 Cuckoo Search Parameter Initiation ............................... 31

  3.2.4 Cuckoo Egg Generation Via Levy Flight ....................... 32

  3.2.5 Fitness Value Evaluation ................................................ 33

  3.2.6 Operational Constraints .................................................. 35

  CHAPTER 4 ANALYSIS AND DATA SIMULATION ..................... 37

  4.1 Loadflow Analysis On Java-Bali 500 kV Transmission Systems Before Compensation ............................................................. 37

  4.2 Cuckoo Search Algorithm Simulation On Optimal Placement Of SVC ........................................................................................ 39

  4.2.1 Experiment Results 1 ..................................................... 40

  4.2.2 Experiment Results 2 ..................................................... 44

  4.2.3 Experiment Results 3 ..................................................... 47

  CHAPTER 5 CONCLUSION ........................................................ 53

  5.1 Conclusion .............................................................................. 53

  5.2 Recomendation ....................................................................... 54 BIBLIOGRAPHY................................................................................. 55 ENCLOSURES .................................................................................... 57

  A. Simulation Result nest (n) = 25 .............................................. 57

  B. Simulation Result nest (n) = 50 .............................................. 62

  C. Simulation Result nest (n) = 100 ............................................ 67 BIOGRAPHY ....................................................................................... 73

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rangkaian Nominal Π Model Saluran Transmisi ................ 7Gambar 2.2 Single Line Diagram Konfigurasi SVC ............................... 8Gambar 2.3 Thyristor Valve Tower ........................................................ 9Gambar 2.4 Reaktor Pada Gardu Induk ................................................ 10Gambar 2.5 Kapasitor Pada Gardu Induk ............................................. 11Gambar 2.6 Sistem Pendingin SVC Pada Gardu Induk ........................ 11Gambar 2.7 SVC Dengan TCRCR dan FC ........................................... 13Gambar 2.8 Pemodelan SVC Total Susceptance Variable Var Source 13Gambar 2.9 SVC Dengan TCR Dan TSC ............................................. 14Gambar 2.10 Svc Menggunakan Selt-Commutated Inverters ............... 15Gambar 2.11 Gambar Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC) . 16Gambar 2.12 Gambar Thyristor Controlled Phase Angle Regulator ..... 17Gambar 2.13 Gambar Unified Power Flow Controller ......................... 18Gambar 2.14 Sepasang Burung Kukuk (Cuckoo) Jantan Dan Betina ... 21Gambar 2.15 Pseudocode Cuckoo Search Algorithm ........................... 23Gambar 2.16 Gambaran Sederhana Cuckoo Search Algorithm ............ 24Gambar 3.1 Sepasang Burung Kukuk (Cuckoo) Jantan dan Betina ..... 21Gambar 3.2 Pseudocode Cuckoo Search Algorithm ............................. 23Gambar 3.3 Gambaran Sederhana Cuckoo Search Algorithm .............. 24Gambar 3.4 Diagram Alir Penentuan Optimal SVC dengan Cuckoo

  Search Algorithm .................................................................... 30 Gambar 4.1 Single Line Diagram Sistem Transmisi Jawa-Bali 500 Kv ... ............................................................................................. 27

Gambar 4.2 Grafik Profil Tegangan Sebelum dan Sesudah Simulasi

  Pemasangan SVC dengan n = 25 ............................................ 43

Gambar 4.3 Grafik Profil Tegangan Sebelum dan Sesudah Simulasi

  Pemasangan SVC dengan n = 25 Pada Bus Kritis .................. 43

Gambar 4.4 Grafik Profil Tegangan Sebelum dan Sesudah Simulasi

  Pemasangan SVC dengan n = 50 ............................................ 47

Gambar 4.5 Grafik Profil Tegangan Sebelum dan Sesudah Simulasi

  Pemasangan SVC dengan n = 50 Pada Bus Kritis .................. 47

Gambar 4.6 Grafik Profil Tegangan Sebelum dan Sesudah Simulasi

  Pemasangan SVC dengan n = 100 .......................................... 51

Gambar 4.7 Grafik Profil Tegangan Sebelum dan Sesudah Simulasi

  Pemasangan SVC dengan n = 100 Pada Bus Kritis ................ 51 Gambar A.1 Grafik Hasil Running Ke-1 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 25 ...................................................................................... 57

  Gambar A.2 Grafik Hasil Running Ke-2 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 25 ...................................................................................... 57 Gambar A.3 Grafik Hasil Running Ke-3 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 25 ...................................................................................... 58 Gambar A.4 Grafik Hasil Running Ke-4 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 25 ...................................................................................... 58 Gambar A.5 Grafik Hasil Running Ke-5 Profil Tegangan Simulasi SVC n= 25 ....................................................................................... 59 Gambar A.6 Grafik Hasil Running Ke-6 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 25 ...................................................................................... 59 Gambar A.7 Grafik Hasil Running Ke-7 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 25 ...................................................................................... 60 Gambar A.8 Grafik Hasil Running Ke-8 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 25 ...................................................................................... 60 Gambar A.9 Grafik Hasil Running Ke-9 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 25 ...................................................................................... 61 Gambar A.10 Grafik Hasil Running Ke-10 Profil Tegangan Simulasi

  SVC n = 25 ............................................................................. 61 Gambar B.1 Grafik Hasil Running Ke-1 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 62 Gambar B.2 Grafik Hasil Running Ke-2 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 62 Gambar B.3 Grafik Hasil Running Ke-3 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 63 Gambar B.4 Grafik Hasil Running Ke-4 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 63 Gambar B.5 Grafik Hasil Running Ke-5 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 64

  Gambar B.6 Grafik Hasil Running Ke-6 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 64 Gambar B.7 Grafik Hasil Running Ke-7 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 65 Gambar B.8 Grafik Hasil Running Ke-8 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 65 Gambar B.9 Grafik Hasil Running Ke-9 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 66 Gambar B.10 Grafik Hasil Running Ke-10 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 50 ...................................................................................... 66

  Gambar C.1 Grafik Hasil Running Ke-1 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 67 Gambar C.2 Grafik Hasil Running Ke-2 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 67 Gambar C.3 Grafik Hasil Running Ke-3 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 68 Gambar C.4 Grafik Hasil Running Ke-4 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 68 Gambar C.5 Grafik Hasil Running Ke-5 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 69 Gambar C.6 Grafik Hasil Running Ke-6 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 69 Gambar C.7 Grafik Hasil Running Ke-7 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 70 Gambar C.8 Grafik Hasil Running Ke-8 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 70 Gambar C.9 Grafik Hasil Running Ke-9 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 71 Gambar C.10 Grafik Hasil Running Ke-10 Profil Tegangan Simulasi SVC n = 100 .................................................................................... 71

  

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data beban sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV .................... 26Tabel 3.2 Data saluran transmisi Jawa-Bali 500 kV ............................. 28Tabel 4.1 Aliran daya sistem transmisi Jawa-Bali 500 k V sebelum kompensasi SVC ........................................................................ 37Tabel 4.2 Rugi daya sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV sebelum kompensasi SVC ........................................................................ 38Tabel 4.3 Hasil aliran daya sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV simulasi dengan n = 25............................................................................. 41Tabel 4.4 Rugi daya sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV simulasi dengan n = 25 ......................................................................................... 42Tabel 4.5 Hasil aliran daya sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV simulasi dengan n = 50............................................................................. 44Tabel 4.6 Rugi daya sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV simulasi dengan n = 50 ......................................................................................... 45Tabel 4.7 Hasil aliran daya sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV simulasi dengan n = 100........................................................................... 49Tabel 4.8 Rugi daya sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV simulasi dengan n = 100 ....................................................................................... 49

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Beberapa tahun terakhir permintaan beban yang ada di

  masyarakat mengalami peningkatan yang signifikan. Hal ini menuntut produsen tenaga listrik untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas tenaga listrik yang diproduksinya. Untuk mengatasi hal ini, diperlukan sebuah peralatan Flexible AC Transmission System (FACTS). Flexible AC Transmission System (FACTS) dalam suatu sistem tenaga memiliki peran penting dalam memperbaiki performa sistem tenaga, baik statis maupun dinamis. Bentuknya antara lain memperbaiki stabilitas, meningkatkan keandalan pembebanan dan mengurangi rugi daya. FACTS harus ditempatkan secara optimal untuk mengimplementasikan peran vital tersebut, karena biaya investasi pembangunan yang mahal. Salah satu jenis FACTS device yaitu Kompensator VAR Statis (SVC).

  Static VAR Compensator (SVC) adalah alat yang dapat menghasilkan atau menyerap daya reaktif statis yang dihubungkan paralel dan mempunyai keluaran (output) yang bervariasi untuk menjaga atau mengontrol parameter spesifik dari suatu sistem tenaga listrik. SVC terdiri dari komponen TCR (Thyristor Controlled

  

Reactor), TSC (Thyristor Switched Capasitor) dan Filter Capasitor

(FC). Tujuan utama pemasangan SVC adalah untuk menjaga

  perubahan tegangan pada bus dalam jaringan distribusi serta untuk meningkatkan stabilitas tegangan dengan cara menyuntikkan daya reaktif dengan mengendalikan arus kapasitif atau arus induktif [1]. Permasalahan yang terjadi pada penggunaan peralatan ini adalah penentuan optimal SVC untuk dialokasikan dalam sistem tenaga listrik karena mahalnya biaya instalasi peralatan Flexible AC

  

Transmission System (FACTS). Oleh karena itu untuk menyelesaikan

  masalah tersebut diperlukan suatu metode algoritma untuk membantu menentukan SVC yang optimum, berdasarkan pada faktor performansi dan biayanya. Salah satu metode optimasi untuk menyelesaikan masalah tersebut adalah Cuckoo Search Algorithm.

  

Cuckoo Search Algorithm adalah metode algoritma modern yang

  terinspirasi dari kejadian alam, yang dikembangkan oleh Yang dan Deb sejak 2009. Algoritma Cuckcco Search berdasarkan pada perilaku perkembangbiakan seperti cara hidup parasit dalam pengeraman telur burung Cuckoo [2] .

  1.2. Rumusan Masalah

  Tugas Akhir ini diharapkan menyelesaikan permasalahan yang terjadi pada plant dengan Cuckoo Search Algorithm yaitu penentuan kapasitas kompensasi optimal SVC yang akan diaplikasikan dalam sistem transmisi guna menyelesaikan masalah kompensasi daya reaktif.

  1.3. Batasan Masalah

  Batasan masalah yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

  1. Hasil Tugas Akhir dalam bentuk analisis dan simulasi.

  2. Program MATPOWER digunakan dalam perhitungan nilai profil tegangan bus dan rugi daya dan analisis aliran daya.

  3. Analisis dan simulasi dilakukan pada sistem transmisi Jawa- Bali 500 kV.

  4. Metode yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan yaitu Cuckoo Search Algorithm.

  1.4. Tujuan

  Tujuan yang ingin dicapai pada Tugas Akhir ini antara lain adalah menentukan data penempatan optimal SVC pada sistem dengan metode Cuckoo Search Algorithm. Sehingga dapat memperbaiki profil tegangan pada bus sistem dan mengurangi rugi daya pada saluran transmisi.

  1.5. Metodologi

  Pada Tugas Akhir ini dilakukan penelitian tentang penempatan optimal kompensator VAR dengan metode Cuckoo Search Algorithm. Perhitungan akan dilakukan dengan menggunkan aplikasi perhitungan berbasis matlab. Tahap pengerjaan Tugas Akhir ini adalah:

  1.5.1 Studi Literatur

  Studi literatur untuk mencari referensi bahan melalui buku, jurnal ilmiah (paper), dan browsing melalui internet yang berhubungan dengan judul Tugas Akhir ini. Referensi yang dicari mencakup teori prinsip kerja SVC dan cara penentuan optimalnya pada sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV melalui metode Cuckoo Search Algorithm.

  1.5.2 Pengumpulan Data

  Data yang bersangkutan seperti data pembangkitan sistem transmisi Jawa-Bali 500kV serta single line diagram-nya, dan data- data penunjang penggunaan metode Cuckoo Search Algorithm.

  1.5.3 Simulasi Analisa Data

  Melalui metode analisis aliran daya, dilakukan perhitungan rugi daya pada sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV. Setelah itu dilakukan proses simulasi dengan menambahkan SVC pada plant menggunakan metode Cuckoo Search Algorithm Sehingga didapatkan data aliran daya sistem yang baru. Setelah itu data aliran daya tersebut dibandingkan dengan data yang sebelumnya ag ar didapatkan kesimpulan.

  1.5.4 Penulisan Buku

1.6. Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan dalam Tugas Akhir ini terdiri atas lima bab, dengan uraian sebagai berikut:

  BAB 1 : PENDAHULUAN Bagian ini membahas tentang dasar-dasar penyusunan Tugas Akhir yaitu melingkupi latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan batasan masalah, metodologi yang digunakan, sistematika dan relevansi laporan Tugas Akhir ini.

  BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA Bagian ini meliputi teori penunjang yang menjadi acuan Tugas Akhir ini, yaitu teori kompensasi beban, prinsip kompensasi daya reaktif, dan Static Var Compensator (SVC).

  BAB 3 : CUCKOO SEARCH ALGORITHM

  Bagian ini berisi proses penjelasan mengenai bagaimana pemodelan simulasi penempatan optimal SVC dengan metode Cuckoo Search Algorithm yang digunakan dalam Tugas Akhir ini.

  BAB 4 : HASIL SIMULASI DAN ANALISIS DATA Bagian ini membahas mengenai hasil simulasi penempatan optimal SVC dengan metode Cuckoo

  Search Algorithm dan efeknya terhadap sistem transmisi Jawa-Bali 500 kV.

  BAB 5 : PENUTUP Bagian ini meliputi kesimpulan yang diambil dari hasil simulasi dan analisa yang telah dilakukan. Selain itu juga dicantumkan saran agar dapat memberikan perbaikan dan penyempurnaan Tugas Akhir ini.

1.7. Relevansi

  Hasil d ari Tugas Akhir ini diharapkan mampu memberikan kontribusi berupa masukan terhadap sistem kelistrikan, khususnya dalam penentuan penempatan Static Var Compensator (SVC) pada sebuah jaringan tenaga listrik. Agar didapatkan hasil kompensasi yang optimal dalam sistem tersebut.

BAB 2 KOMPENSASI PADA SISTEM TENAGA LISTRIK Sistem tenaga listrik modern direpresentasikan oleh sistem

  interkoneksi yang sangat tergantung pada sistem kontrol untuk memanfaatkan sumber daya yang ada secara optimal. Masalah utama yang dihadapi oleh sistem tenaga listrik modern adalah jatuhnya nilai tegangan atau ketidakstabilan tegangan setelah gangguan terjadi pada sistem daya. Ketidakstabilan steady state disebabkan oleh adanya ketidakstabilan sudut daya dan generator yang kehilangan sinkronisasinya secara perlahan. Selain itu turunnya profil tegangan bus beban di bawah kondisi batas yang diizinkan [3].

  Disisi lain perluasan pembangkit tenaga listrik dan pembangunan saluran transmisi yang baru sangat terbatas. Namun permintaan listrik cenderung tetap bahkan meningkat. Maka sistem transmisi dan pembangkit seakan dipaksa untuk menyuplai beban yang jumlahnya cenderung meningkat. Hal ini menyebabkan rugi daya pada sistem menjadi lebih besar [4].

  Permasalahan terkait perubahan profil tegangan pada sistem transmisi disebabkan berbagai gangguan pada sistem distribusi. Untuk mengatasi gangguan turunnya profil tegangan (voltage drop) pada sistem transmisi, dipasang kompensasi berupa kapasitor bank (fix

  

capasitor) dan Flexible AC Transmission System (FACTS) Device,

salah satunya adalah Static VAR Compensator (SVC) [1]..

2.1. Faktor Daya dan Kompensasi Daya Reaktif

  Faktor daya (power factor,pf) didefinisikan sebagai rasio nyata P (Watt) terhadap daya semu S (VA). Faktor daya nilainya bervarisi antara 0 dan 1. Lagging untuk beban induktif dan leading untuk beban kapasitif. Faktor daya beban induktif dapat diperbesar dengan memberikan daya reaktif. Idealnya besar kompensasi daya rektif adalah sebesar kebutuhan daya reaktif kapasitif, sehingga faktor daya sama dengan 1 [1].

  Kapasitas kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor daya beban induktif ke faktor daya yang diperlukan dapat dihitung dengan persamaan berikut [5].

  1

  1 Q c − 1) (2.1)

  − 1 - � = P (�

  2

  2 Qc = kapasitas kapasitor [VAR] P = daya nyata beban [Watt] Pforig = faktor daya semula Pfnew = faktor daya yang diperlukan 2.2.

   Kompensasi Beban

  Kompensasi beban adalah sebuah usaha pengaturan daya reaktif guna meningkatkan kualitas daya dalam sistem tenaga listik yang direpresentasikan dalam bentuk peningkatan profil tegangan dan

  

power factor (pf). Cara pengaturan daya reaktif adalah dengan

  memasang peralatan kompensasi pada bus beban untuk mengatur aliran daya reaktif yang dibangkitkan dan digunakan pada bus tersebut. Bentuk kompensasi yang paling efektif adalah kompensasi paralel. Bentuk ini yang paling efektif dalam kemampuan transfer daya dari sistem dan stabilitas tegangan. Pengoperasian sistem mendekati unity factor sangat diharapkan [6].

2.2.1 Kompensasi Paralel

  Kompensasi paralel adalah penempatan induktor pada sistem dari setiap saluran line-to-netral untuk mengurangi sebagian atau keseluruhan suseptansi pada saluran tegangan tinggi. Hal tersebut menjadi sangat penting saat pembebanan rendah, dimana tegangan pada sisi penerima menjadi sangat tinggi. Kompensasi paralel sangat berguna untuk mengatasi fenomena tersebut [7].

  Pada aplikasinya kompensasi paralel dari kapasitor paralel pasif digunakan untuk koreksi faktor daya (pf) dan meningkatkan profil tegangan. Pengaruh kompensasi shunt dapat ditunjukkan menggunakan teorema Thevenin dengan menjaga sudut fase beban pada nilai konstan. Tegangan Thevenin (Vth) dan impedansi (Zth) dilihat dari akhir saluran pada gambar berikut.

  Vr R jX

Y/2 Y/2

Gambar 2.1 Rangkaian Nominal π Model Saluran Transmisi [8]

  ℎ = � � (2.2)

• ( + )

  (2.3) ℎ =

  ( + ) ℎ

  (2.4) = −

• ℎ

  2

  ℎ = _| (2.5)

  ℎ|

  Dimana Vth adalah tegangan Thevenin, R adalah resistansi saluran transmisi, X adalah reaktansi saluran transmisi, Xc adalah reaktansi kapasitor paralel, Ysh adalah admitansi kapasitor paralel, dan Vs adalah magnitude tegangan pengirim [8].

2.3. Static Var Compensator (SVC) [9]

  Static VAR Compensator (SVC) adalah peralatan listrik untuk

  menyediakan kompensasi daya reaktif secara cepat pada jaringan transmisi listrik tegangan tinggi. SVC adalah bagian dari sistem peralatan transmisi AC yang fleksibel, berguna untuk pengatur tegangan dan menstabilkan sistem. Istilah “static”berdasarkan pada kenyataannya bahwa pada saat beroperasi atau melakukan perubahan kompensasi tidak ada bagian (part) SVC yang bergerak, karena proses komensasi sepenuhnya dikontrol oleh sistem elektronika daya.

  Jika power sistem beban reaktif kapasitif (leading), SVC akan menaikkan daya reaktor untuk mengurangi VAR dari sistem sehingga tegangan sistem turun. Pada kondisi reaktif induktif(lagging), SVC akan mengurangi daya reaktor untuk menaikkan VAR dari sistem sehingga tegangan sistem akan naik. Pada SVC pengaturan besarnya

  VAR dan tegangan dilakukan dengan mengatur besarnya kompensasi daya reaktif induktif pada reaktor, sedangkan kapasitor bank bersifat statis.

  Prinsip kerja Static VAR Compensator (SVC) yaitu dengan cara mengatur sudut penyalaan thyristor, sehingga dapat mengatur keluaran daya reaktif dari SVC. Nilai tegangan sistem merupakan input bagi pengendali, yang kemudian akan mengatur sudut penyalaan

  

thyristor [10]. Dengan demikian Static VAR Compensator (SVC) akan

  memberikan kompensasi daya reaktif yang sesuai dengan kebutuhan sistem. Berikut ini single line diagram konfigurasi SVC pada sistem.

  

Reaktor dengan switching Kapasitor bank dengan

switching sendiri thyrystor

  Gambar 2. 2 Single Line Diagram Konfigurasi SVC [9]

  SVC dapat dengan cepat memberikan supply daya reaktif yang diperlukan dari sistem sehingga besarnya tegangan pada gardu induk dapat dipertahankan sesuai dengan standar yang diizinkan. Kestabilan tegangan pada gardu induk akan meningkatkan kualitas tegangan yang sampai kekonsumen, mengurangi losses dan juga dapat meningkatkan kemampuan penghantar untuk mengalirkan arus.

  SVC dapat digunakan untuk kompensasi yang bersifat induktif dan kapasitif. Pada kompensasi yang bersifat induktif, SVC menyerap kelebihan daya reaktif dari sistem sedangkan pada kompensasi yang bersifat kapasitif, SVC menginjeksikan daya reaktif ke sistem. Pada analisa aliran daya, SVC dapat dimodelkan sebagai injeksi daya reaktif ideal pada bus i melalui persamaan:

  ∆Q = Q i svc

  (2.6) Secara lebih rinci fungsi SVC adalah:

  1. Meningkatkan kapasitas sistem transmisi

  2. Kontrol tegangan

  3. Kontrol daya reaktif

  4. Penurunan dan atau pembatasan frekuensi over voltage

  power disebabkan load rejection

  5. Memperbaiki stabilitas jaringan AC

  6. Mencegah terjadinya ketidakstabilan tegangan Klasifikasi SVC berdasarkan kontrol yang digunakan dan pemasanganna pada sistem transmisi akan dijelaskan pada sub-bab berikut ini.

2.3.1. Bagian-Bagian SVC

  [9] Secara umum Static VAR Compensator (SVC) terdiri dari bberapa bagian diantaranya adalah kontrol sudut penyalaan, reaktor dan kapasitor. Berikut ini merupakan penjelasan dari bagian-bagian SVC.

2.3.1.1 Thyristor Valve Tower

  Gambar 2.3

  Thyristor Valve Tower [9]

  

Thyristor valve tower adalah bagian dari Thyristor Controlled Reactor

(TCR) yang berguna sebagai pengatur sudut penyalaan ketika

  tegangan transmisi berada pada besaran kontrolnya. Gambar dari Thyristor Valve Tower dapat dilihat pada gambar 2.3.

2.3.1.2 Reaktor

  Gambar 2.4

  Reaktor Pada Gardu Induk [9] Aplikasi pemasangan reaktor dalam sistem tenaga listrik adalah untuk membentuk reaktansi induktif dengan tujuan tertentu. Beberapa tujuan tersebut diantaranya adalah untuk membatasi arus gangguan (fault current limiting), membatasi arus magnetisasi (inrush current

  

limiting) pada motor dan kapasitor, menyaring harmonisa (harmonic

filtering), mengkompensasi VAR (VAR compensation), mengurangi

  arus ripple (reduction of ripple currents), mencegah masuknya daya pembawa sinyal (blocking of power line carrier), pentanahan netral (neutral grounding reactor), peredam surja transien (damping of

  

switching transient), pengurang flicker (flicker reduction) pada

  aplikasi tanur listrik, circuit detuning, penyeimbang beban (load

  

balancing) dan power conditioning. Untuk mempermudah

  identifikasi, pada umumnya penamaan reaktor disesuaikan dengan tujuan pemasangannya atau lokasi dimana peralatan tersebut terpasang. Gambar reaktor pada gardu induk dapat dilihat pada gambar 2.4.

  2.3.1.3 Kapasitor

  Bank kapasitor (capacitor banks) adalah peralatan yang digunakan untuk memperbaiki kualitas energi listrik dengan memperbaiki mutu tegangan di sisi beban, memperbaiki faktor daya (cos φ) dan mengurangi rugi daya transmisi. Kekurangan dari pemakaian bank kapasitor adalah menimbulkan harmonisa pada proses switching dan memerlukan desain khusus PMT atau switching

  

controller. Gambar 2.5 menunjukkan peletakan kapasitor pada gardu

induk.

  Gambar 2.5

  Kapasitor Pada Gardu Induk [9]

  2.3.1.4 Sistem Pendingin (Cooling System) Gambar 2.6

  Sistem Pendingin SVC Pada Gardu Induk [h] Sistem pendingin dibutuhkan untuk memindahkan panas dari

  

thyristor dan resistor pada rangkaian RC. Setiap thyristor mempunyai

drop tegangan, oleh karena itu diperlukan pendingin untuk

  menghilangkan panas dalam jumlah besar. 95% panas yang dihasilkan dihilangkan oleh sistem pendingin, sisanya 5% menyebar ke udara. Proses kerja sistem pendingin yaitu air yang dingin dipompa menuju

  

valve tower ketika terjadi panas tinggi. Dari valve tower, air panas

  mengalir ke dry type heat exchanger yang dipasang pada bagian atas

  

container. Di heat exchanger, air akan menjadi dingin karena diberi